Bài giảng Chi tiết máy: Chương 3

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

1.1 Phân loại

Theo tiết diện đai

+ Đai thang

+ Đai dẹt

1. Các khái niệm chung

2. Thông số và quan hệ hình học

3. Cơ học truyền động đai

4. Tính toán và thiết kế bộ truyền đai

+ Đai tròn

+ Đai hình lược

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

1.1 Phân loại 1.2 Các loại đai chính

a. Đai dẹt

- Đai da

Theo cách mắc đai ➢ mắc thẳng ➢ mắc chéo ➢ mắc nửa chéo

Tiêu chuẩn hóa theo: b x δ

- Đai sợi bông

- Đai sợi len

- Đai vải cao su

Tiêu chuẩn hóa theo : b x δ x l

- Đai sợi tổng hợp

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

1.2 Các loại đai chính 2. Thông số và quan hệ hình học

b x h x L : tiêu chuẩn hóa

Mặt phẳng ngang

• Đai thang tiết diện thường bt / h ≈ 1.4 • Đai thang hẹp bt / h = 1.05 ÷ 1.1 • Đai thang rộng bt / h = 2 ÷ 4.5

• b - góc nghiêng của bộ truyền

b. Đai thang

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

2. Thông số và quan hệ hình học 2. Thông số và quan hệ hình học

sin

=γ

đai.

2 − a2

Đ ối với đai hình thang hoặc hình lược là đường

• α1 = 180o - 2γ • α2 = 180o + 2γ d • a - khoảng cách trục • d1, d2 - đường kính tính toán. Đối với đai dẹt là đường kính ngoài của bánh

kính vòng tròn qua lớp trung hòa của đai. α1, α2 - góc ôm trên bánh nhỏ và bánh lớn.

• α1 > 150o -> γ < 15o

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

2. Thông số và quan hệ hình học 2. Thông số và quan hệ hình học

cos

α+

α= 1

d 1 2

d 2 2

( 1100

1200

)

d 1

P 1 n 1

)d 2

)d 1

a2L ≈

+ 2

− a4

)4.62,5( ÷

d 1

T 1

)d 2

d(2

≈

−

)d 1

1 4

+ 2

⎡ ⎢⎣

⎤ −⎥⎦

⎡ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎦

Chiều dài đai Đai dẹt

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

2. Thông số và quan hệ hình học 2. Thông số và quan hệ hình học

Đai thang Chọn a

≤

)53( ÷

đai dẹt

=

)2.11,1( ÷

v L

d 1

min

a

đai thang:

=

2)5,19,0( d ÷

d1 min ứng với loại đai

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

3. Cơ học truyền động đai

3.1 Lực tác dụng

𝛼2 a2

1 a

𝛼1

Phương trình cân bằng momen

(

)

F F - 1 2

T 1

d 1 2

= Þ =

F t

F F - 1 2

2 T 1 d 1

CHƯƠNG 3. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

3. Cơ học truyền động đai

Lực căng phụ

3.1 Lực tác dụng

Quan hệ giữa F0, F1, F2

v =

2vq m

F 1

F 0

F t

✓ Lực căng phụ có giá trị như nhau trên

F t

F2 0

1 1

−λ +λ

tất cả các tiết diện đai

−

F 2

F 0

F t

1 2 1 2

λ −λ 1 −λ

✓ Lực căng phụ làm giảm tác dụng của

lực căng ban đầu Fo

Với

= ef ↵1

3.2 ỨNG SUẤT TRONG ĐAI

• Khi đai vòng qua bánh đai còn xuất hiện ứng suất uốn

Ứng suất căng ban đầu A: diện tích tiết diện đai

0 =σ

F0 A

E ε

Ứng suất kéo trên nhánh chủ động (nhánh căng)

δ d

Các bộ phận và thông số chính

F 1

λ −

2. Cơ sở tính toán b.t. đai F FF F Lực tác dụng lên đai + λ v 1 v t = σ t A A A 1 − F + v (cid:132) Lực tác dụng lên đai

(cid:132) Thông số chính

Đường kính bánh đai d1, d2

α2

Ứng suất kéo trên nhánh bị động (nhánh trùng)

F 2

F v

= F λ λ t 1 −λ F Khi chưa làm việc lực căng trên các nhánh bằng lực căng ban đầu F0. t −λ Khi truyền momen => xuất hiện nhánh căng và nhánh chùng (F1 > F2).

Tỷ số truyền u

d1 d1

F 1

F 2

−

)

F 2

F F = t v

(

)ε−

1 1 = 1 +

FF − 2

= F = t

2 F 0 σ 2 T 1 2 d 1

Góc ôm α1, α2

−λ λ F +λ t A

( F 2 F 0 v A

2 2 ⎞ ⎞ ⎟ α 1 e + ⎠ + σ σ d2 d2 t 1

+ A

F − v = α2 α2

⎛ ⎛ ) 1 1 ⎜ ⎝ − λ

( 1 2 F F − F0 F0 0 v F2 = 1 λ − T1

1 1 α α

Khoảng cách trục a

f α

λ=

d1 d1

FF − 1 v F F − 2 v

Chiều dài đai L

0F 0F

−

( d

)

d 1

Luc

vòng

−

180

=α

=γ−

−

≈

π+

+ 2

d − 1 4 a

a a

tâmli do

−

F t F v

3.2 ỨNG SUẤT TRONG ĐAI

3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT

2. Cơ sở tính toán… Lực tác dụng lên trục

σmin

σ2 σ2

(cid:132) Lực tác dụng lên trục

max λ −

Lực tác dụng lên trục được

• Biểu đồ ứng suất trong đai 2. Cơ sở tính toán… Ứng suất trong đai

coi như nằm trên đường

σv σv σv

nối tâm các bánh đai.

2F F

(cid:71)

⎛ α

⎞

a. Trượt trơn Khi Ft tăng vượt quá giá trị của Fms , trên đai xuất hiện hiện tượng trượt trơn do quá tải từng phần gây nên.

sinF

≈

⎜

⎟

⎝

⎠

F0 – lực căng ban đầu

Tiếp tục tăng Ft ⇨ trượt trơn hoàn toàn Hiện tượng trượt trơn xảy ra - Khi quá tải

σu1

σmax

σ1 σ1

σu2

2. Cơ sở tính toán… Hiện tượng trượt

(cid:132) Trượt đàn hồi:

Khi chưa làm việc

Khi làm việc

F22FF22FF2

do sự dãn dài khác nhau

của đai tại vùng tiếp xúc

với bánh đai vì lực căng

thay đổi

α2

(cid:132) Trượt trơn:

không đủ ma sát giữa

phân tố đai và bánh đai.

Trượt trơn toàn phần

−

(cid:132) Hệ số trượt

=ε

=⇒

(

)ε−

1FF1

Introduction

- Không đủ lực căng

3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT

b. Trượt đàn hồi Khi bộ truyền đai làm việc • Trên cung ôm bánh chủ động: lực căng

b. Trượt đàn hồi Hiện tượng trượt đàn hồi xảy ra do biến dạng của đai so với bánh đai trong quá trình hoạt động.

giảm dần từ F1 ! F2 do đó đai bị co lại so với bánh đai ⇨ trượt

Khi chịu lực : ✓ Đai làm bằng vật liệu có E nhỏ ⇨ biến dạng

lớn

✓ Bánh đai làm bằng vật liệu E lớn ⇨ không

biến dạng

• Trên cung bánh bị động : lực căng tăng dần từ F2 ! F1 do đó đai bị giãn dài ra so với bánh đai ⇨ trượt

3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT

c. Đường cong trượt và hiệu suất

b. Trượt đàn hồi Trư ợt đàn hồi phụ thuộc Ft , Ft càng lớn, trượt

càng tăng.

=ψ

σ t 2 σ

F t F2 0

Trư ợt đàn hồi là bản chất của bộ truyền đai,

không thể loại bỏ được.

=η

ψ : hệ số kéo

P 2 P 1

Hiệu suất

Tỷ số truyền v

=ε

1 −=

− v

n n

)

1 ε−

nd 2 nd 11

d 1(d 2

ε - hệ số trượt

ε : hệ số trượt u phụ thuộc vào ε

Thí nghiệm để tìm quan hệ ψ, ε, η

3.3 HIỆN TƯỢNG TRƯỢT

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Dữ kiện

Kết quả bài toán thiết kế

Trượt đàn hồi + Trượt trơn Truît ®µn håi + Truît tr¬n

c. Đường cong trượt và hiệu suất Đường cong (ψ , η) - đường cong hiệu suất Đường cong (ψ , ε) - đường cong trượt

Chỉ tiêu tính toán

maxh

Trượt đàn hồi Truît ®µn håi

98.0 97.0

- -

97,0 ì í 92,0 î 7,04,0 -

P n1 u Điều kiện làm việc, Yêu cầu kỹ thuật

15,1

5,1

Vật liệu d, b, L / A, L d1, d2 a Fo Ftrục

=oy /max =oyy

Trượt trơn hoàn toàn

ψmax

ψ0

4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT

4.2. Tính đai dẹt theo khả năng kéo

4.1. Chỉ tiêu tính toán bộ truyền đai • Khả năng kéo là chỉ tiêu chủ yếu về

.[C]

[

=σ t

=σ≤ t

] 0t

khả năng làm việc của đai.

F t A

=ψ

ψ≤

σ t 2 σ

[

.[C]

=σ t

] 0t

[

σ=ψσ≤σ 0

] 0t

Ứng suất cho phép Xác định bằng thực nghiệm

Tính [σt]

• Do điều kiện thực tế khác điều kiện thí

nghiệm

.[C]

[ =σ≤σ

] 0t

C = CαCvCb

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT

4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

4.2. Tính đai dẹt theo khả năng kéo

C = CαCvCb

Cb -

Ca - hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm a1 Ca = 1 - 0.003(180 - a1)

Mặt phẳng ngang

Cv - hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

b £ 60o 60o < b £ 80o 80o £ b < 90o

Cb = 1 Cb = 0.9 Cb = 0.8

Cv = 1 – kv(0.01v2 -1) kv = 0.04 (đai sợi tổng hợp); 0.01(các loại vật liệu khác)

Nếu có bộ phận tự động căng đai Cb = 1.

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo

4.2. Tính đai dẹt theo khả năng kéo Tính tiết diện đai 4.2. Tính đai dẹt theo khả năng kéo Tính tiết diện đai

]

[ σ≤

=σ t

d ³

bA =

đ ]

F t A.x • A1 - diện tích tiết diện đai đã chọn • x - số đai

]

PK đ ] P [

KF t đ [1 A s t

KF t đ ] F [ t

KvF t đ Fv [ ] t

t KF Kđ - hệ số tải trọng động. Tra bảng 13.7 [ s t Chọn d theo d1 Kđ - hệ số tải trọng động. Tra bảng 13.7 Chọn d theo d1 1 d d 40

1 30

(chọn theo giá trị tiêu chuẩn gần nhất)

đ ]

KF t [ s

[Ft] = A1[σt] - lực vòng cho phép đối với 1 đai [Ft]v = [P] - công suất cho phép của 1 đai Ft v = P - công suất cần truyền

(chọn theo giá trị tiêu chuẩn gần nhất)

58 31

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

≥

PK đ ]P[

4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo

]P[

)

CCP( 0

nT Δ 11 9550

[P] được xác định từ các thí nghiệm của đai về khả năng kéo. 4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo • P0 - công suất truyền được bởi 1 đai trong điều kiện số bánh đai trong bộ truyền bằng 2, tỷ số truyền u = 1, góc ôm α = 180o, chiều dài đai Lo, làm việc không có tải trọng động. Tra đồ thị trang 36.

• Cα - hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm. Góc ôm giảm, Cα giảm. Tra bảng 13.11 trang 35.

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Chỉ tiêu cơ bản để tính bộ truyền đai:

• Khả năng chịu kéo

• Tuổi thọ (kiểm nghiệm)

4.2. Tính đai thang theo khả năng kéo • CL - hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai. Chiều dài đai lớn, tần số thay đổi ứng suất giảm, tuổi thọ tăng.

• ΔT1 - gia số momen xoắn mà bộ truyền có thể truyền thêm được khi tỉ số truyền u>1. Ứng suất uốn giảm khi đai vòng qua bánh lớn. Tra bảng 13.13 trang 37.

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

b1. Chọn loại đai Đai dẹt: đai da, đai sợi bông, đai vải cao su, đai sợi tổng hợp • Tiết diện bxδ được tiêu chuẩn hóa, riêng

đai sợi tổng hợp có chiều dài L tiêu chuẩn

Đai thang: • Thang hẹp: có 4 loại (tiêu chuẩn Nga) • Thang thường: có 7 loại • Chọn tiết diện đai dựa vào P và n theo

hình 4.1

b2. Xác định các thông số bộ truyền Đai dẹt: - Đường kính: Tính d1 (4.1) => tiêu chuẩn => tính d2 d2 = d1u(1-ε) ⇒tính lại u = d2/d1 , Δu ≤ 4% - Tính sơ bộ khoảng cách trục a = (1,5 ÷ 2)(d1 + d2)

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN

b2. Xác định các thông số bộ truyền - Chiều dài đai L

Đai vải cao su: L = L + (100÷400)mm Đai sợi tổng hợp: L lấy tiêu chuẩn => tính a

b2. Xác định các thông số bộ truyền - Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ thông qua số lần uốn đai trong một giây i = v/L ≤ imax = 3...5(đai dẹt), =10(đai thang)

- Góc ôm: Đai vải cao su: α1 ≥ αmin = 150o Đai sợi tổng hợp α1 ≥ αmin = 120o - Chiều dày đai δ, sao cho δ/d1 ≤ (δ/d1)max - Chiều rộng đai: b

- Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục